【二轮特供】高考化学二轮(通用)冲刺讲义：第1部分 第7讲 电化学原理及应用 (Word版含答案)

第7讲 电化学原理及应用知考点 明方向 满怀信心正能量知识点 网络线 引领复习曙光现释疑难 研热点 建模思维站高端考点一 原电池原理及其应用▼ 命题规律：1．题型：选择题、填空题。

2．考向：考查原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关简单计算。

▼ 方法点拨：1．原电池工作原理2．原电池电极的判断3．原电池电极反应式的书写4．燃料电池电极反应式的书写方法(1)找位置、写式子：负极“还原剂－n e－―→氧化产物”；正极“氧化剂＋n e－―→还原产物”。

燃料中的碳、氢元素及助燃剂氧气在酸性介质分别转化为CO2、H＋；O2转化为H2O。

碱性介质分别转化为CO2－3、H2O；O2转化为OH－。

(2)查电荷，添离子：检查电极反应式的电荷是否守恒，若是在溶液中进行的反应，则可通过添加OH－或H＋的方法使电荷守恒，在酸性溶液中不添加OH－，在碱性溶液中不添加H＋。

若是在熔融态电解质中进行的反应，则可添加熔融态电解质中的相应离子。

(3)查原子，添物质：检查是否符合原子守恒，若是在溶液中进行的反应，可添加H2O使原子守恒。

1．(1)(2018·天津卷)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。

该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：__Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋) __。

电池的正极反应式：6O2＋6e－===6O－2、6CO2＋6O－2===3C2O2－4＋6O2。

反应过程中O2的作用是__催化剂__。

该电池的总反应式：__2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3__。

(2)(2017·江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。

电极A上H2参与的电极反应为：__H2＋CO2－3－2e－===CO2＋H2O__。

B上发生的电极反应为__O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3__。

电池工作时，CO2－3向电极__A__移动。

(3)(2016·北京卷)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3)已成为环境修复研究的热点之一。

Fe还原水体中NO－3的反应原理如图所示。

作负极的物质是__铁__。

正极的电极反应式是__NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O__。

突破点拨电池内部电流方向从负极到正极，故H＋从负极产生，流向正极参加正极反应。

解析(1)活泼金属作负极，负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3＋，方程式为：Al－3e－===Al3＋。

根据电池的正极反应，氧气在第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。

将方程式加和得到总反应为：2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。

(2)A为负极，H2失电子，用CO2－3配平电荷可得电极反应式为H2＋CO2－3－2e－===CO2＋H2O，B为正极得电子，电极反应式为：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，根据外电路电子流动方向可以确定内电路中阴离子向负极移动。

(3)由Fe还原水体中的NO－3的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；正极是硝酸根离子被还原为NH＋4，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O。

【变式考法】(1)(2018·青州三模)利用环境中细菌对有机质的催化降解能力，科学家开发出了微生物燃料电池，其装置如图所示，a、b为惰性电极。

利用该装置可将污水中的有机物(以C6H12O6为例)经氧化而除去，从而达到净化水的目的。

a极电极反应式为__C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋__，若左侧有 1 mol C6H12O6被消耗，则右侧溶液的质量增重__216__g。

(2)(2018·清远期末)一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示：该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。

充电时，Cl－向__下__(填“上”或“下”)移动；放电时，正极的电极反应式为：__Mg2＋＋2e －===Mg__。

(3)(2018·湖北七市联考)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出正负极的电极反应式__负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O__，__正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－__。

解析(1)燃料电池中C6H12O6在负极反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O －24e－===6CO2↑＋24H＋，有24 mol H＋迁移到右侧，增重24 g，同时有6 mol O2进入溶液，增重192 g，所以共增重：216 g。

(2)由图可知，该电池的负极是镁、正极是镁锑合金；充电时，镁是阴极、镁锑合金是阳极，所以C1－向下(阳极)移动；放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg。

(3)由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极发生氧化反应，B为正极发生还原反应，再根据电荷守恒和元素守恒可以写出电极反应式。

2．(2018·湖北八校联考)某实验小组依据反应AsO3－4＋2H＋＋2I－===AsO3－3＋I2＋H2O设计电池如图1，探究pH对AsO3－4氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2。

下列有关叙述错误的是(A)A．c点时，正极的电极反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2OB．b点时，反应处于化学平衡状态C．a点时，盐桥中K＋向左移动D．pH＞0.68时，氧化性I2＞AsO3－4解析由图可知，c点时，电压小于0，即反应逆向进行，负极反应式为AsO3－3－2e－＋H2O===AsO3－4＋2H＋，选项A错误；b点时，电压为零，反应处于平衡状态，选项B正确；a点时，反应正向进行，乙中碘离子失电子，则乙中石墨电极为负极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K＋向左移动，选项C正确；pH＞0.68时，电压小于0，反应逆向进行，碘单质作氧化剂，所以氧化性I2＞AsO3－4，选项D正确。

3．(2018·荆州质检)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。

现有以下三种乙醇燃料电池。

(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为__氧气__。

(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为__C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO2－3＋11H2O__，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是__空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH__。

(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为__O2＋4H＋＋4e－===2H2O__。

(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO2－3向电极__a__(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为__O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3__。

解析__(1)三种乙醇燃料电池中由于正极发生还原反应，所以正极反应物均为氧气。

(2)碱性乙醇燃料电池中，乙醇中的C转化为CO2－3，电极a上发生的电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO2－3＋11H2O，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。

(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，其上发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO2－3向负极电极a 移动，电极b上发生还原反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。

电极反应式的书写(1)原电池中一般电极反应式的书写：(2)复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式。

考点二电解原理及其应用▼命题规律：1．题型：选择题、填空题。

2．考向：根据电解现象判断电源正、负极，并进一步考查离子移向，电极反应及简单计算。

根据电源正、负极考查电解相关基础知识。

电解原理在工农业生产中的应用。

▼方法点拨：1．“5点”突破电解池原理应用问题(1)分清阴极、阳极——与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极的反应为“阳氧阴还”。

(2)剖析离子移向——阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

(3)书写电极反应式——注意得失电子守恒。

(4)正确判断电极反应和产物——①阳极如果是活性电极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，溶液中阴离子的失电子能力(放电顺序)为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。

②阴极产物根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋。

(5)电解质恢复措施——电解后电解质溶液恢复用质量守恒法分析。

一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。

2．电化学计算破题“三方法”原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。

通常有下列三种方法：(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

1．(1)(2018·全国卷Ⅰ)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。

电解后，__a__室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

(2)(2018·全国卷Ⅲ)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式__2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑__。